Taller Comportamiento Mecnico de Materiales: Fractura y Mecnica de Fractura

Temas: Fractura, fractura dctil, fractura frgil, anlisis de falla, ensayos de impacto (Izod y Charpy), mecnica de fractura, resistencia mxima terica, factor de concentracin de esfuerzos, criterio de Griffith, criterio de Orowan, modos de fractura, factor de intensidad de esfuerzos, tenacidad a la fractura.

Problemas: (NOTA: Estudiar los ejemplos realizados en clase)1. Calcule la relacin de esfuerzos requerida para propagar una grieta en un material frgil bajo condiciones de esfuerzo plano y deformacin plana. Utilice un mdulo de Poisson de 0.3.2. Una muestra de Al2O3 se somete a un ensayo de tensin. La muestra contiene defectos de un tamao de 100 m. Si la energa de superficie del Al2O3 es de 0.8 J/m2 Cul es el esfuerzo de fractura? Utilice el criterio de Griffith y E=380GPa.3. Una grieta central de 50 mm de longitud se propaga de manera inestable en un polmero termoestable a un esfuerzo de 5MPa, calcule el valor de KIC.4. Una placa de acero AISI 4340 con un ancho W de 30 cm contiene una grieta central de longitud 2a=3mm. La placa est sometida a un esfuerzo uniforme . La tenacidad a la fractura de este acero es KIC=50 MPa m1/2. (a) Encuentre el esfuerzo mximo para este tamao de grieta. (b) Si la placa est sometida a un esfuerzo de 1500 MPa Cul es el tamao mximo de grieta que puede soportar sin que ocurra falla?5. Una tubera a presin con un dimetro externo de 1 m y espesor (t) de 25 mm se construye en un acero microaleado con KIC=60 MPa m1/2 y 0=600 MPa. Calcule la presin mxima que puede soportar la tubera para que haya una fuga antes que una falla catastrfica (a=t) si el tamao mnimo de las grietas superficiales longitudinales detectables es de 5 mm.6. Un cermico de ingeniera tiene una resistencia a la flexin que obedece una distribucin de Weibull con m=10. Si la resistencia a la flexin para una supervivencia de 50% es de 200 MPa Cul es la resistencia a la flexin para una supervivencia del 90%?7. Una placa de un material con una tenacidad a la fractura de 9MPa m1/2 es utilizada para soportar una carga de tensin de 200 kN. Se dispone de tres tcnicas de ensayos no destructivos para su inspeccin: Radiografa de rayos X, radiografa gamma y ultrasonido, las cuales pueden detectar defectos de 0.5 mm, 0.2 mm y 0.125 mm respectivamente. Calcule el rea de la seccin transversal necesaria para cada una de las tcnicas de inspeccin disponible.8. Un polmero termoplstico tiene una tenacidad a la fractura en deformacin plana KIC=15 MPa m1/2 y un esfuerzo de cedencia de 0=80 MPa. Determine el espesor mnimo que debe tener una probeta para un ensayo de tenacidad a la fractura de este material.9. Una muestra de un material polimrico fue sometida a un ensayo de flexin en tres puntos bajo las siguientes condiciones:

Espesor B= 5 mmAncho W= 15 mmLongitud de la grieta a=1Distancia entre apoyos S= 3.5W

La curva de flexin obtenida es lineal hasta que ocurre la fractura a una carga de 150 N. Calcule KIC para este material.